[发明专利]一种动力电池组主动均衡分层控制的装置及方法

说明书

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种动力电池组主动均衡分层控制的装置及方法，包括主控制器以及与主控制器连接的若干个底层均衡模块、顶层均衡模块、选择开关、若干个开关矩阵；主控制器根据单体电池的SOC值，通过均衡控制策略判断出所需要均衡的单体电池，并通过控制总线向顶层均衡模块、底层均衡模块、选择开关和开关矩阵发送驱动信号，底层均衡模块根据驱动信号实现同一电池组内单体电池的均衡，顶层均衡模块根据驱动信号依次控制选择开关和对应开关矩阵实现不同电池组内单体电池的均衡或电池组组间的均衡。本发明的均衡装置使得组间均衡方式更加灵活、能量转移效率高、均衡速度快、对能量转移控制能力更强。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种动力电池组主动均衡分层控制的装置及方法。

背景技术

动力电池的应用越来越广泛，然而在电池的生产制造过程中，由于各原材料在含量上的细微差别和生产工艺的细微波动，在电极厚度、孔隙结构和电极孔隙率等存在的微小差异，导致制造出来的电池在容量、电压和内阻等性能方面，会存在一定的不一致性，随着充放电循环次数的增加，这种不一致性程度加剧，这需要进行电池均衡。作为电动汽车动力电池系统，现有的对电池组进行的均衡控制装置是每个电池组组内每个单体电池之间相邻均衡，组内均衡完成后再进行整个组间对整个组间均衡，例如公开号为CN111564880A提供了一种装置该装置能先使每个电池组内的所有单节电池能够达到均衡，再通过组间均衡，最终使所有单体电池达到均衡。但这种均衡装置由于电池组内进行相邻单体电池之间均衡，且组间进行整组对整组均衡，存在组间均衡方式不灵活、能量损耗大、转移效率低、均衡速度慢、对能量转移控制能力差等问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种动力电池组主动均衡分层控制的装置及方法，克服现有电池均衡装置中存在的组间均衡方式不灵活、能量损耗大、转移效率低、均衡速度慢、对能量转移控制能力差等问题。

一种动力电池组主动均衡分层控制的装置，包括主控制器以及与主控制器连接的若干个底层均衡模块、顶层均衡模块、选择开关、若干个开关矩阵，所述顶层均衡模块连接选择开关，所述选择开关连接若干个开关矩阵，所述若干个开关矩阵分别与对应的电池组连接，所述若干个底层均衡模块分别与对应的电池组连接；

所述电池管理系统用于计算单体电池SOC值；

所述主控制器用于根据单体电池的SOC值，通过均衡控制策略判断出所需要均衡的单体电池，并通过控制总线向顶层均衡模块、底层均衡模块、选择开关和开关矩阵发送驱动信号；

所述底层均衡模块用于根据驱动信号实现同一电池组内单体电池的均衡；

所述顶层均衡模块用于根据驱动信号依次控制选择开关和对应开关矩阵实现不同电池组内单体电池的均衡或电池组组间的均衡。

优选的，所述底层均衡模块包括n个CUK变换器，n个第一传输总线隔离开关Q_ji1，n个第二传输总线隔离开关Q_ji2，n个第一电池隔离开关S_ji1，n个第二电池隔离开关S_ji2，两条电荷传输总线Bj+、Bj-，其中第一传输总线隔离开关Q_ji1与第二传输总线隔离开关Q_ji2同时断开或同时闭合，受同一个驱动信号控制；第一电池隔离开关S_ji1和第二电池隔离开关S_ji2同时断开或同时闭合，受同一个驱动信号控制，所述CUK变换器的第1引脚和第2引脚分别连接对应单体电池的两端，第3引脚连接电荷传输总线Bj+，第4引脚连接电荷传输总线Bj-，所述第一电池隔离开关S_ji1的两端分别连接对应CUK变换器的第1引脚和第3引脚，所述第二电池隔离开关S_ji2的两端分别连接对应CUK变换器的第2引脚和第4引脚，所述第一传输总线隔离开关Q_ji1串联在电荷传输总线Bj+上，所述第二传输总线隔离开关Q_ji2串联在电荷传输总线Bj-上，其中i＝1,2,…n；e＝1,2,…n；j＝1,2,…m。